來源 | 汽車ECU開發

01為什么需要時間同步

對于自動駕駛而言，通常需要攝像頭、毫米波雷達、超聲波雷達、激光雷達等傳感器，而這些傳感器的精確的數據采集時間是及其重要的，因為這些數據是感知和決策規劃的輸入。如果輸入數據的時間不同步，可能會引起決策規劃出錯誤的動作，導致車輛做出危險的動作。

時間同步技術就是為了解決精確獲取傳感器采樣時間的，在以太網、CAN、Flexray總線上都有相應的實現。時間同步信息以廣播的形式從Master(TM)節點發送至各Slave節點(TS)，或者通過時間網關將時間同步信息同步至其他子網絡(如圖1所示)，用于解決各ECU因硬件時鐘信號偏差、總線仲裁、總線傳輸、軟件處理等原因帶來的時間延遲。

圖1 時間同步框圖

02 CAN時間同步機制

下面我們主要來梳理基于CAN總線的時間同步。從AUTOSAR規范來看，其主要分為兩步，第一步是TM發送SYNC信息，第二步是發送FUP(Timeadjustment message (Follow-Up)，時間調整信息)，如圖2所示。

圖2 CAN時間同步步驟

具體如下：

1、TM節點在t0r時刻調用接口發送SYNC信號，SYNC信號中包含的時間信息為t0r，在t1r時刻SYNC信號發送完成，此時的時間為t1r。TS節點在t2r時刻接收到了SYNC信號。

2、TM節點再次發送FUP信號，信號中包含的時間信息為t4r=t1r-(st0r)，其中st0r=t1r-t0r，TS節點在t3r時刻接收到了FUP信號。

根據上面兩步的時間信息，TS節點可以計算本地的時間同步值為t3r-t2r+t1r。

CAN時間同步消息結構

CAN時間同步中使用到的SYNC和FUP幀的幀格式如圖3所示。

圖3 SYNC和FUP幀格式

SYNC幀：

1，Byte0用于表示CRC是否起作用，其中Byte0=0x10表示不采用CRC，Byte0=0x20表示采用CRC；

2、當Byte0=0x20時，表示采用CRC，則Byte1用于存儲CRC的值，當Byte0=0x10時，Byte1的默認值為0；

3、Byte2的高4位表示時間同步域，低4位為Sequence Counter，有點類似與應用報文的rolling counter；

Byte3為用戶自定義；

Byte4~Byte7為同步時間，長度為32bits，單位為秒；

FUP幀：

1、Byte0同樣用于表示是否使用CRC，其中Byte0=0x18表示不適用CRC，Byte0=0x28表示使用CRC；

2、當Byte0=0x28時，表示采用CRC，則Byte1用于存儲CRC的值，當Byte0=0x18時，Byte1的默認值為0；

3、Byte2與SYNC幀一樣，高4位表示時間同步域，低4位為Sequence Counter；

4、Byte3的高5位為保留位，， bit2為SGW，表示時間同步狀態（0：SyncToGTM， 1：SyncToSubDomain），bit1-bit0為OVS，表示時間同步溢出時間（overflow of seconds）；

5、Byte4~Byte7中的高2位為0，低30位表示同步時間，單位為ns。

03 AUTOSAR中CanTSyn的配置

在AUTOSAR中要實現CAN時間同步，其涉及到的模塊有3個，分別為STdM、CanIf、CanTSyn，各模塊之間的關系如圖4所示。

圖4 AUTOSAR中實現CAN時間同步涉及到的模塊

其中StdM用于同步各軟件模塊，并提供絕對時間值。涉及到的配置Timebase、時鐘源等，主要幾個如下所示。

對于CanTSyn模塊而言，其涉及到的配置如下所示。

而在CanIf模塊而言，需要將報文設置為時間同步報文，如下所示。

小結

以上就是CAN時間同步的一個簡單介紹，主要是梳理了時間同步技術的緣由、CAN時間同步機制、CAN時間同步在AUTOSAR架構下的實現。

參考：部分圖片來自CSDN，https://blog.csdn.net/RichardsZ_/article/details/116714179